《热力学第一定律》教案2.doc

热力学第一定律【教学目的】1、理解热力学第一定律的形式和内涵，并能用热力学第一定律解决有关问题2、掌握能量守恒定律，能从能量守恒定律的角度理解热力学第一定律3、知道什么是第一类永动机，能从不同的角度解释第一类永动机不能做成的原因【教学重点】热力学第一定律的内容、符号法则热力学第一定律的应用【教学难点】热力学第一定律的符号法则【教具】“第一类永动机”模型【教学过程】、引入学生答问：1、物体体积缩小，分子势能可不可能增大？2、热量和内能的区别和联系何在？3、做功和热传递在改变内能方面，实质有何不同？请大家回忆教材P79第(4)题，我们已经做过的作业，如果我们将条件改一下，在热传递的同时，外界也对物体做功(或做功的同时，和外界有热交换)，情形又会怎样，我们应该怎样定量处理这类问题呢？一、热力学第一定律我们继续刚才的话题续教材P79第(4)题、请大家在下面的表格中填入适当的结果(提示性表述中可用总公司和分公司的结算关系、国内贸易和对外贸易来类比)：内能改变热传递做功增加20J吸收10J(对物体做功10J)增加20J(吸收10J)对物体做功10J增加20J吸收30J(物体对外界做功10J)增加20J(放出20J)对物体做功40J(不变)放出30J对物体做功30J以上的穷举讨论可不可以上升到理论的高度，用一个精练的式子表达出来呢？学生寻找关系教师提示：符号修正正式板书U = Q + W符号法则：Q吸热取“+”，放热取“”；W对物体做功取“+”，物体对外界做功取“”；规定了右边的符号法则之后，右边事实上成了一个代数的表达式，根据我们的经验，等式左边也会出现负值。下面我们探讨左边的符号法则，在上表中填加一行(减少10J)放出30J对物体做功20J由这个补充可知，U的符号法则为(补充板书)U增加取“+”，减少取“”。我们把以上的结论称之为热力学第一定律，它表征的是内能改变、热传递和做功三者之间的定量关系。下面介绍一个早就被我们所熟知的、一直把它作为一个重要解题依据的规律二、能量守恒定律学生活动：阅读教材P81的相关内容共同阅读结论虽然从以往的种种事实我们已经知道了能量守恒定律的正确性，但我们今天学习了一个新的定律热力学第一定律，大家想一想，从热力学第一定律能不能看出能量守恒定律的正确性？学生从Q和W的实质认识热力学定律的物理内涵能量守恒定律的地位表达：能量守恒定律是经过人类的长期探索后，在19世纪确立的。恩格斯曾经把这一定律称为“伟大的运动基本定律”，认为它的发现是“19世纪自然科学的三大发现之一”(另两大发现分别是细胞学说和达尔文的生物进化论)。既然能量守恒定律是伟大的基本定律，那么违背能量守恒定律的人为努力必然也是失败的永动机不可能制成我们把违背能量守恒定律的机器成为“第一类永动机”，因为它希望达到这样的目的：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功。下面是几个永动机的设计方案教材P82图11-11方案介绍补充介绍右图方案永动机虽然失败了，但科学家们的愿望是美好的，探索的精神是可贵的，付出的努力也是由价值的。如果没有他们从反面的角度提供这样的素材，我们也不足以认识能量守恒定律的伟大。五、小结本节我们学习热力学第一定律和能量守恒定律，内容比较单纯，知识的主线比较清晰。希望我们能够准确理热力学第一定律，掌握它的符合法则，并能用它解决一些相关问题。至于能量守恒，基本属于复习性质，但“第一类永动机”这个概念还是要大家记一记，以便和后面的“第二类永动机”正确地区分。1、“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程中可简化为从一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E通过其它方式散失，(不考虑坠落过程中化学反应的能量)。(1)试导出与下列各物理量的符号表示散失能量 E的公式。(2)算出E的数值(结果保留两位有效数字) 坠落开始时空间站的质量M = 1.17105Kg； 轨道离地面的高度为h = 146Km； 坠落空间范围内重力加速度可看做g = 10 m / s 2； 入海残片的质量 m = 1.2104Kg； 入海残片的温度升高T = 3000K； 入海残片的入海速度为声速v = 340m / s 空间站材料每1千克升温1K平均所需能量C = 1.0103J； 每销毁1千克材料平均所需能量 = 1.0107J。【板书设计】注意“教学过程”的行楷部分，即是板书计划。【教后感】一堂起点很低的课，源于过去高三的学生对热力学第一定律总是理解、使用出现偏差。希望以最朴素的方式、最朴素的语言，使新生建立好定律的第一印象。表